Conference Paper

MIMO 

Modulation 

type 

DL Transmission 

Rate, Mbit/s 

Spectrum 

efficiency 

bps/Hz 

16x2 

QPSK 54.7  2.735 

16QAM 109.5  5.475 

64QAM 164 

8.2 

256QAM 218 

10.9 

16x4 

QPSK 109.5  5.475 

16QAM 219  10.95 

64QAM 328 

16.4 

256QAM 437 

21.85 

16x8 

QPSK 218.9  10.945 

16QAM 438 

21.9 

64QAM 656.7  32.835 

256QAM 875 

43.75 

16x12 

QPSK 328.5  16.425 

16QAM 656 

32.8 

64QAM 985  49.25 

256QAM 1313 

65.65 

BS Cabinet

USRP2943R – 2TX/RX

 PXIe-1085, PXIe-8135, 

PXIe-7976, 

PXIe-6674T, 

CDA-2990, PXIe-8384,

CPS-8910

RMX - 10011

Antenna 

VERT2450

1568 

 

 

 Fig. 3. BS type 1-H prototype structure. 

The obtained results show that the required spectral 

efficiency for 5G BS can be obtained with a MIMO 

configuration of more than 16x8. However with these types of 

configuration, difficulties can arise at the receiving side for 

64QAM and 256QAM modulations due to strong intersymbol 

interference. 

V.  C

ONCLUSIONS

 

The paper presents a review of existing technical solutions 

for fast prototyping of 5G base stations taking into account 

parameters presented by 3GPP 38 series (Release 15) for the 

physical layer implementation and includes a BS prototype 

with 5G physical layer parameters on National Instruments 

testbed. 

Based on one of the architecture overview a MIMO system 

simulation of the BS was carried out. The target parameters for 

5G BS were achieved for MIMO 16x12 at 16QAM, 64QAM 

and 256QAM, as well as at MIMO 16x8 for 64QAM and 

256QAM. Since the experiment was conducted without a 

composite antenna the results correspond to the output of the 

transceiver unit array.  To get a full operating BS type 1-H 

prototype it is necessary to continue the study including the 

development of a composite antenna. 

The work was financially supported by the Ministry of 

Science and Education of Russia (Grant No. 14.578.21.0249, 

ID RFMEFI57817X0249). 

R

EFERENCES

 

[1]  S. Malkowsky, J. Vieira, L. Liu, et al., “The World's First Real-Time 

Testbed for Massive MIMO: Design, Implementation, and Validation” 

IEEE Access, vol. 5, pp. 9073 - 9088, May 2017. 

[2]  O. Kursu, M. E. Leinonen, G. Destino, et al., “Design and measurement 

of a 5G mmW mobile backhaul transceiver at 28 GHz”, EURASIP 

Journal on Wireless Communications and Networking, August 2018. 

[3]  http://www.3gpp.org/release-15. 

[4]  Specification #: 38.104 Available: 

https://portal.3gpp.org/desktopmodules/Specifications/SpecificationDeta

ils.aspx?specificationId=3202. 

[5]  https://nag.ru/news/newsline/102403/minkomsvyaz-mojet-razreshit-

testirovanie-5g-vsem-jelayuschim.html. 

[6]  https://www.ettus.com/product/category/USRP-X-Series. 

[7]  Integrated Dual RF Transmitter, Receiver, and Observation Receiver 

ADRV9009 Data Sheet, Available: 

https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-

sheets/ADRV9009.pdf. 

[8]  W. B. Hasan, P. Harris, A. Doufexi, M. Beach, “Real-Time Maximum 

Spectral Efficiency for Massive MIMO and its Limits”, IEEE Access, 

vol. 6, pp. 46122- 46133, August 2018. 

[9]  USRP-2943R Specifications, Available: 

http://www.ni.com/pdf/manuals/374193d.pdf. 

[10]  NI PXIe-1085 Series User Manual, Available: 

http://www.ni.com/pdf/manuals/373712j.pdf. 

[11]  NI PXIe-8135 User Manual, Available: 

http://www.ni.com/pdf/manuals/373716b.pdf. 

[12]  NI PXIe-7976R NI FlexRIO™ FPGA Module for PXI Express, 

Available: http://www.ni.com/pdf/manuals/374546a.pdf. 

[13]  PXIe-6674T PXI Express Timing and Synchronization Module User 

Manual, Available: http://www.ni.com/pdf/manuals/373089d.pdf. 

[14]  CDA-2990 Clock Distribution Device Specifications, Available: 

http://www.ni.com/pdf/manuals/375747c.pdf. 

[15]  MXI-Express Gen II x8 Series User Manual,  Available: 

http://www.ni.com/pdf/manuals/373681a.pdf. 

[16]  Cabled PCI Express Switch Box x4 10 Port CPS-8910 Getting Started 

Guide, Available: http://www.ni.com/pdf/manuals/376463c.pdf. 

 

 

View publication stats

View publication stats